Повышение экологической безопасности строительства при использовании керамических труб нового поколения в системах водоотведения городов.

 Разработано специалистами компании ООО «Керамолайн», г. Москва в лице генерального директора Воронина С.Г., 127015, г. Москва, ул. Новодмитровская, д.5а, стр.3

Аннотация: описывается  преимущество керамических труб нового поколения. Приведены характеристики современных канализационных керамических труб (СККТ), технология производства с использованием глины и шамота, сортаменты и номенклатура производимых изделий.   Учитывая бесспорные преимущества СККТ в части длительного срока службы керамических труб, фитингов и герметичность стыковых соединений; высокую химическую стойкость и практическую неистираемость внутренней поверхности труб, фитингов и стыковых соединений сегодня целесообразно наладить в России широкое производство современных канализационных труб подобного типа.

 Ключевые слова: канализационные керамические трубы, экологическая безопасность, надежность,  фитинги.

 Экологическая безопасность строительства и эксплуатации инженерных систем сферы ЖКХ, и в частности, трубопроводных систем водоснабжения и водоотведения во многом обеспечивают решение проблем устойчивого развития городов России. 

Трубопроводные системы водоснабжения и водоотведения относятся к наиболее значимым и уязвимым элементам инженерных сетей. Примерно одна треть трубопроводов России, служащих транспортированию питьевой и сточной воды, находятся в ветхом или изношенном состоянии, требующие замены или ремонта.

Материал труб в значительной степени влияет на надежность, долговечность и экологическую безопасность трубопроводов городских инженерных систем.

Керамические трубы получили большое распространение в первой половине XX века, но уже в середине XX века они перестали быть популярными. Исторически керамические  трубы использовались для систем водоснабжения и канализации, но часто из-за выпускаемых малых диаметров, не смотря на их преимущества  перед другими   материалами трубопроводов, имели ограничения в использовании. К сожалению, их основной недостаток-хрупкость при транспортировке и малая длина стандартных элементов, привело к тому, что их практически перестали использовать в проектах и строительстве.

Современные технологии и композиционные материалы позволили вернуть в строительство канализационные керамические трубы,  не смотря на наличие других возможностей. Уже сегодня современные канализационные керамические трубы (далее — СККТ) изготавливаются на 234 заводах в 27 странах на модернизированных предприятиях Европы, США, Канады и Индии, и используются широко в тех же климатических условиях как у России. [1].

                 Среди производителей СККТ компания «Steinzeug Keramo», Германия  занимает ведущее место и предлагает широкую гамму труб, фасонных изделий из плотноспекшейся глины для коммунально-бытовых и промышленных канализационных систем, что позволяет решить проблему отвода агрессивных cточных вод с использованием стеклокерамических труб из плотноспекшейся глины с глазурованной поверхностью. Это долговечные, термо- и коррозионностойкие, прочные трубы, диаметром от 100 до 1400 мм. [2].  На Рис. 1 показан  разрез трубы керамической с раструбным соединением.

Рис. 1. Труба керамическая раструбная с С – типом соединения которой главную роль играют внутренние размеры в раструбе (втулка + гладкий конец).

             В России ГОСТ 286-82 [4] распространяется на керамические трубы, предназначенные для строительства безнапорных сетей канализации, транспортирующих промышленные, бытовые и дождевые неагрессивные и агрессивные сточные воды. Однако изделия по указанному ГОСТу имеют меньшую длину и большие допуски. Исходя из мирового опыта, напрашивается вывод о необходимости модернизации отечественного или совместного производства керамических труб нового поколения  и внесении соответственных изменений в ГОСТ, который требует актуализации.  

            Сравнительную оценку качественных характеристик приводит компания «Steinzeug–Keramo», которая представлена на Рис.2. Результатом  анализа [2]  является подтверждение, что СККТ  не уступают трубопроводам из бетона, чугуна и непластифицированного поливинилхлорида, но и по некоторым параметрам (например, долговечности и экологичности) даже несколько их превосходят (рис. 2).

Рис. 2. Сравнительная оценка качественных характеристик.

 При изготовлении  СККТ используют глину, природный материал, который является экологичным и пригодным повторного использования. Физико–механические свойства смеси натуральной природной глины с включением измельченных технологических осколков керамики и шамотной глины, покрытой обожженной натуральной глазурью, характеризуются исключительной химической стойкостью, значительной устойчивостью к истиранию к внутренней (рабочей) поверхности труб и чрезвычайно длинным сроком службы.

            СККТ долговечны (срок эксплуатации – свыше 100 лет), характеризуется наивысшей термоустойчивостью, наилучшей коррозионной стойкостью к кислотам и щелочам, способностью переносить высокие статистические и динамические нагрузки, наилучшей плотностью. СККТ можно применять при бестраншейной прокладке (прокол) до 400м в условиях городской застройки трубами диаметром от150мм до 1200мм.  

Основной проблемой при проектировании и эксплуатацией керамических труб является их малая длина 1м. Поэтому был изменен процесс изготовления труб с целью увеличения их длины до  2,5 м.  Это позволило получать керамические трубные изделия с показателями в  пределах, которые позволят их использовать при проектировании и эксплуатации систем водоотведеения: удельного веса — 22 кН/м³; прочности на растяжение при изгибе — 15-40 МПа; прочности на сжатие — 100-200 МПа; прочности при растяжении 10-20 МПа; модуля упругости — 50 ГПа; коэффициента Пуассона — 0,25; коэффициента истираемости ≤ 0,25 мм; коэффициента теплового расширения — 0,000005 1/°C; химической стойкости pH = 0-14, - и некоторых других, что  позволяет использовать их и при устройстве водоотводящих трубопроводов закрытыми способами, например, с использованием микротоннелирования, в том числе и на промышленных предприятиях.

Керамические трубы и фитинги производятся из специальных сортов натуральной глины с добавлением шамота и воды с температурой плавки около 1300°C с использованием ультрасовременного технологического процесса автоматизированного производства труб и фитингов, обеспечивающего получение изделий наивысшего европейского качества, соответствующего требованиям стандартов EN 295.

К смеси глины и шамота в соотношении по объему 50% х 30% добавляют 15-20% воды и подают на вакуумные пресс-автоматы, где из гибкой композитной массы производятся конкретные трубопроводные изделия.

После обжига (сушки) изделий в специальных печах они подвергаются в лаборатории оптическому, акустическому и механическому контролю качества.  

Раструбные трубы после лабораторного контроля снабжают полиуретановыми стыковыми уплотнителями.

На Рис.3 показана  технологическая организация  этапов производства керамических труб и фитингов от добычи глины до выхода готовой продукции (рис.3).

Рис.3. Технологическая организация  этапов производства

керамических труб и фитингов от добычи глины до выхода готовой продукции [2]

Для открытого способа прокладки сетей водоотведения  выпускается три вида керамических труб:

● раструбные, диаметром d =100 мм и d =150 мм, длиной 1,0 м;

● раструбные, диаметром от d =200 мм до d =1000 мм, длиной до 2,5 м;

● раструбные, диаметром d =1200 мм и d =1400 мм, длиной 2,0 м.

Длина L керамических труб, рис. 1. , меняется в зависимости от типа соединения и составляет:

● 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 2,5 м для раструбных труб;

● 1,0; 2,0 м – для труб, используемых для бестраншейного ремонта трубопроводов.

                Существует классификация типов соединения керамических труб – C и F.

Для раструбных керамических труб используется соединительная система «С», в которой главную роль играют внутренние размеры в раструбе (втулка + гладкий конец).

Соединительная система F представляет собой систему, в которой определяющее значение имеют внешние размеры гладкого (втулочного) конца керамической трубы, на которой надевается специальное резиновое манжетное уплотнение. Такое уплотнение (с одним уплотнителем) обычно используют для керамических труб диаметром d 100 и d 200мм. Благодаря высокой точности внутренних размеров выпускаемых раструбных труб и наружных размеров гладких концов труб, обеспечивается необходимая плотность и гибкость стыкового соединения, подтвержденная длительной практикой использования керамических труб.

Предлагаемая  компанией «Steinzeug Keramo» продукция имеет номенклатуру и сортаменты изделий для  открытого (Табл.1) и бестраншейного способа прокладки трубопроводов (Табл.2.). На рис. 4 показана труба СККТ для бестраншейных прокладок.

Для открытого способа прокладки сетей водоотведения производитель выпускает керамические трубы, представленные на Рис 1.   

           Таблица 1. Сортамент СККТ

В практике проектирования и строительства сетей водоотведения из керамических труб используются различные фитинги производства «Steinzeug – Keramo» следующих наименований:

● колена раструбные с углом изгиба – 15°, 30°, 45°, 90° с внутренним диаметром d = 100,

125, 150, 200, 250 и 300 мм;

● тройники раструбные (и безраструбные) с внутренним диаметром d =

100÷300 мм косые (с углом отвода 45°) и прямые (90°);

● соединения раструбные с внутренним диаметром d = 150÷1400 мм;

● переходы раструбные с внутренним диаметром d = 100÷300 мм.

Таблица 2. Номенклатура изделий труб керамических для бестраншейной прокладки[2]

 Рис.4 Труба керамическая для бестраншейной прокладки[2]

            Отечественный и зарубежный опыт использования канализационных керамических труб позволяет проектным, строительным и эксплуатационным организациям расширить спектр выбора материала трубопроводных систем с целью повышения надежности их эксплуатации и увеличения экологической безопасности для всех городских инфраструктур, что предполагает более тщательный выбор  материалов труб.

Таким образом, новое поколение канализационных керамических туб позволяет решить задачи, которые требуют система жилищно-коммунального хозяйства и промышленность.

Учитывая бесспорные преимущества СККТ в части длительного срока службы керамических труб, фитингов и герметичность стыковых соединений; высокую химическую стойкость и практическую неистираемость внутренней поверхности труб, фитингов и стыковых соединений сегодня следует наладить в России широкое производство современных канализационных труб подобного типа, в том числе налаживать широкое внедрение керамических труб и одновременно с этим разрабатывать нормативы с учётом всего жизненного цикла водоотводящих трубопроводов. При этом необходимо исходить из развития новой техники прокладки труб: открытым способом и бестраншейным.

Литература:

1. Материалы компании  ООО «Керамолайн». Интернет-ресурс keramoline.promportal.su.
2. Материалы компании Steinzeug Keramo. Интернетресурс: www.keramoline.ru, http://www.steinzeug-keramo.com/
3. СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85. М., 2012.
4. ГОСТ 286-82. Трубы керамические канализационные. ТУ.
5. EN 1610 «Укладка и контроль канализационных каналов и линий».